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2013 Fiscal Year Annual Research Report

遠赤外線・サブミリ波スペクトル観測で暴く、塵に隠された銀河化学進化

Research Project

Project/Area Number 25707010
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

長尾 透  愛媛大学, 宇宙進化研究センター, 教授 (00508450)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2017-03-31
Keywords銀河進化 / 赤外線天文学 / 電波天文学 / 化学進化 / 電離ガス / スペクトル解析
Research Abstract

本課題の研究目的を達成するため、平成25年度は(1)銀河の赤外線スペクトルに見られる禁制線を用いた物理化学状態診断法に関するモデル計算、(2)遠方銀河および遠方活動銀河核についての赤外線およびサブミリ波におけるスペクトルの観測とデータ解析および次年度以降に向けた観測提案の作成と提出、そして(3)当該研究分野における研究情勢の把握と関連する将来計画に向けた討議への参画、の3点に重点を置いて研究を進めた。
銀河の物理化学状態診断法に関するモデル計算については、完全電離領域および光解離領域を扱うモデルについて従来よりも広いパラメータ領域で診断を可能にするための計算を遂行し、その結果の一部はアルマ望遠鏡の観測報告論文における解釈という位置づけで公表した(De Breuck et al. 2014)。更に分子領域も含めた形にモデルを拡張するための試みも行い、IRAM電波干渉計の観測報告論文において観測結果の解釈の部分で公表するための準備を進めている。
観測とデータ解析については、アルマ望遠鏡を用いた遠方星形成銀河のミリ波観測が完了した。またミリ波サブミリ波観測と相補的な近赤外分光観測もすばる望遠鏡を用いて進め、特に明るい活動銀河核における窒素の相対組成比に着目したスペクトルデータを取得した。これはいずれも目下データの解析中である。また次年度以降の研究に必要な観測データを確保するための、すばる望遠鏡やアルマ望遠鏡を用いた観測に向けた提案活動も系統的に行った。
将来計画との関係では、我が国が中心となって検討を進めている大型赤外線冷却宇宙望遠鏡SPICAのサイエンス検討に参加し、遠赤外線スペクトルを用いて塵に覆われた銀河の物理化学組成を診断する方法や観測戦略の立案に関わった。この議論の成果をまとめ、平成26年5月にオランダにて開催される国際研究会において招待講演の形で報告する予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

上記の通り、平成25年度は(1)銀河の赤外線スペクトルに見られる禁制線を用いた物理化学状態診断法に関するモデル計算、(2)遠方銀河および遠方活動銀河核についての赤外線およびサブミリ波におけるスペクトルの観測とデータ解析および次年度以降に向けた観測提案の作成と提出、そして(3)当該研究分野における研究情勢の把握と関連する将来計画に向けた討議への参画、の3点に重点を置いて研究を進めた。それぞれについての達成度は以下の通り。
モデル計算に関しては、予定通り計算のパラメータ領域を広げるとともに分子ガス領域も取り込む計算についても結果が出つつあり、順調に進展していると言える。
観測とデータ解析については、アルマ望遠鏡を用いたミリ波観測とすばる望遠鏡を用いた赤外線観測のいずれも無事に観測を終えてデータを取得することができている。データ解析の完了は平成26年度の課題となるが、平成25年度に進めるべきところまで順調に進展していると言える。
将来計画に向けた討議への参画については、宇宙科学研究所SPICA Science Task Forceのメンバーとなって積極的な関与を強めているところである。この観点でも進捗に問題は見られない。
以上より、本課題の研究初年度にあたる平成25年度において、研究はおおむね順調に進展していると結論付けた。

Strategy for Future Research Activity

研究2年目にあたる平成26年度には、禁制線を用いた物理化学状態診断法に関するモデル計算、データ解析と追加観測、将来計画に向けた討議への参画、のそれぞれについて下記の通り研究を進める予定である。
モデル計算に関しては、水素とヘリウム以外の元素をひとまとめにして重元素として扱う従来の手法から一歩先に進め、銀河および活動銀河核の電離領域に対して各元素の相対組成比まで診断を可能にする手法について赤外線スペクトルとサブミリ波スペクトルの両方を視野に入れながら開発を進める。可能であれば、電離領域だけにとどまらず、光解離領域も取り込んだ形で元素相対組成比の診断についての手法を検討する。
データ解析と追加観測については、平成25年度内に観測が完了したアルマ望遠鏡 cycle 1 のデータおよびすばる望遠鏡の共同利用観測のデータについて解析を完了させる。これらのデータをもとに、遠方銀河および活動銀河核の物理化学状態の診断を進め、特に遠方銀河におけるガスの割合と物理化学状態の関係について考察を進める。更に、平成25年度に提案した観測のうち採択された分について、観測の準備を遅延なく進めることで精度のよい観測データが得られるようにする。
将来計画に向けた討議への参画については、引き続き宇宙科学研究所SPICA Science Task Forceのメンバーとしての活動を続けるとともに、当該分野の現状を総括して今後どのような戦略を取るべきかを議論するための国内勉強会・研究会を企画する。この中で、アルマ望遠鏡などを用いた短期的将来計画とSPICAに向けた長期的将来計画を有機的に統合して研究分野として取るべき方針を明らかにする。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

本課題の申請時には、平成25年度、平成26年度、平成27年度、平成28年度にそれじれ3,050千円、7,320千円、6,630千円、6,740千円の経費を計上し、平成26年度から平成28年度にかけて博士研究員を雇用する計画だった。しかし、実際の配分金額がそれぞれ2,000千円、4,200千円、3,800千円、3,900千円(基金分と補助金分の合計額)であったために当初予定通りに博士研究員を雇用することができなくなった。そのため、初年度に行う予定であった内容の一部を縮小し、基金分の一部を平成26年度に執行することで博士研究員のための人件費を確保する必要が生じた。
上記の通り、平成26年度に必要な人件費を確保するために平成25年度分の一部を翌年度に執行することとしている。

  • Research Products

    (22 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 10 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 6 results)

  • [Journal Article] Flaring up of the compact cloud G2 during the close encounter with Sgr A*2014

    • Author(s)
      Saitoh, Takayuki R.; Makino, Junichiro; Asaki, Yoshiharu; Baba, Junichi; Komugi, Shinya; Miyoshi, Makoto; Nagao, Tohru; Takahashi, Masaaki; Takeda, Takaaki; Tsuboi, Masato; Wakamatsu, Ken-ichi
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 66 Pages: id.1

    • DOI

      10.1093/pasj/pst003

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Extragalactic science, cosmology, and Galactic archaeology with the Subaru Prime Focus Spectrograph2014

    • Author(s)
      Takada, M.; Ellis, R. S.; Chiba, M.; Greene, J. E.; Aihara, H.; Arimoto, N.; Bundy, K.; Cohen, J.; Dore, O.; Graves, G.; Gunn, J. E.; Heckman, T.; Hirata, C. M.; Ho, P.; Kneib, J.; Le Fevre, O.; Lin, L.; More, S.; Murayama, H.; Nagao, T.; et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 66 Pages: id.R1

    • DOI

      10.1093/pasj/pst019

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] "Direct" Gas-phase Metallicities, Stellar Properties, and Local Environments of Emission-line Galaxies at Redshifts below 0.902014

    • Author(s)
      Ly, Chun; Malkan, Matthew A.; Nagao, Tohru; Kashikawa, Nobunari; Shimasaku, Kazuhiro; Hayashi, Masao
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 780 Pages: id.122

    • DOI

      10.1088/0004-637X/780/2/122

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Metallicity evolution, metallicity gradients, and gas fractions at z~3.42014

    • Author(s)
      Troncoso, P.; Maiolino, R.; Sommariva, V.; Cresci, G.; Mannucci, F.; Marconi, A.; Meneghetti, M.; Grazian, A.; Cimatti, A.; Fontana, A.; Nagao, T.; Pentericci, L.
    • Journal Title

      Astronomy and Astrophysics

      Volume: 563 Pages: id.A58

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201322099

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ALMA resolves turbulent, rotating [CII] emission in a young starburst galaxy at z=4.82014

    • Author(s)
      De Breuck, C.; Williams, R.; Swinbank, M.; Caselli, P.; Coppin, K.; Davis, T.; Maiolino, R.; Nagao, T.; Smail, I.; Walter, F.; Weiss, A.; and Zwaan, M.
    • Journal Title

      Astronomy and Astrophysics

      Volume: 未定 Pages: 未定

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Environmental Effects on Star Formation Activity at z~0.9 in the COSMOS Field2013

    • Author(s)
      Kajisawa, M.; Shioya, Y.; Aida, Y.; Ideue, Y.; Taniguchi, Y.; Nagao, T.; Murayama, T.; Matsubayashi, K.; Riguccini, L.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 768 Pages: id.51

    • DOI

      10.1088/0004-637X/768/1/51

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Comparative Analysis of Virial Black Hole Mass Estimates of Moderate-luminosity Active Galactic Nuclei Using Subaru/FMOS2013

    • Author(s)
      Matsuoka, K.; Silverman, J. D.; Schramm, M.; Steinhardt, C. L.; Nagao, T.; Kartaltepe, J.; Sanders, D. B.; Treister, E.; Hasinger, G.; Akiyama, M.; Ohta, K.; Ueda, Y.; Bongiorno, A.; Brandt, W. N.; Brusa, M.; Capak, P.; Civano, F.; Comastri, A.; Elvis, M.; et al.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 771 Pages: id.64

    • DOI

      10.1088/0004-637X/771/1/64

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A statistical relation between the X-ray spectral index and Eddington ratio of active galactic nuclei in deep surveys2013

    • Author(s)
      Brightman, M.; Silverman, J. D.; Mainieri, V.; Ueda, Y.; Schramm, M.; Matsuoka, K.; Nagao, T.; Steinhardt, C.; Kartaltepe, J.; Sanders, D. B.; Treister, E.; Shemmer, O.; Brandt, W. N.; Brusa, M.; Comastri, A.; Ho, L. C.; Lanzuisi, G.; Lusso, E.; Nandra, K.; Salvato, M.; Zamorani, G.; Akiyama, M.; et al.
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 433 Pages: 2485-2496

    • DOI

      10.1093/mnras/stt920

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Strongly star-forming rotating disks in a complex merging system at z = 4.7 as revealed by ALMA2013

    • Author(s)
      Carniani, S.; Marconi, A.; Biggs, A.; Cresci, G.; Cupani, G.; D'Odorico, V.; Humphreys, E.; Maiolino, R.; Mannucci, F.; Molaro, P.; Nagao, T.; Testi, L.; Zwaan, M. A.
    • Journal Title

      Astronomy and Astrophysics

      Volume: 559 Pages: id.A29

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201322320

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The FMOS-COSMOS Survey of Star-forming Galaxies at z ~ 1.6. I. H_alpha-based Star Formation Rates and Dust Extinction2013

    • Author(s)
      Kashino, D.; Silverman, J. D.; Rodighiero, G.; Renzini, A.; Arimoto, N.; Daddi, E.; Lilly, S. J.; Sanders, D. B.; Kartaltepe, J.; Zahid, H. J.; Nagao, T.; Sugiyama, N.; Capak, P.; Carollo, C. M.; Chu, J.; Hasinger, G.; Ilbert, O.; Kajisawa, M.; Kewley, L. J.; Koekemoer, A. M.; et al.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 777 Pages: id.L8

    • DOI

      10.1088/2041-8205/777/1/L8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] FIR-Submm Metallicity Diagnostics for High-z Galaxies2013

    • Author(s)
      Nagao, T.; Maiolino, R.; De Breuck, C.; Caselli, P.; Hatsukade, B.; Saigo, K.
    • Journal Title

      ASP Conference Series

      Volume: 476 Pages: 29

  • [Presentation] Probing the evolution of the physical and chemical properties of star-forming galaxies using SPICA/MCS2013

    • Author(s)
      T. Nagao, S. Oyabu, H. Inami, T. Wada, et al.
    • Organizer
      国際研究会 "From exoplanets to distant galaxies: SPICA's new window on the cool Universe"
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      20130618-20130621
  • [Presentation] Chemical Properties of Active Galactic Nuclei

    • Author(s)
      T. Nagao, R. Maiolino, A. Marconi, K. Matsuoka
    • Organizer
      国際研究会 “Seeking the Leading Actor on the Cosmic Stage”
    • Place of Presentation
      Castellammare del Golfo, Sicily (Italy)
    • Invited
  • [Presentation] AGN Sciences: from Subaru to TMT

    • Author(s)
      T. Nagao
    • Organizer
      国際研究会 “Thirty Meter Telescope Science Forum”
    • Place of Presentation
      Waikoloa, Hawaii (USA)
    • Invited
  • [Presentation] 高赤方偏移活動銀河核の広帯域近赤外分光観測

    • Author(s)
      T. Nagao
    • Organizer
      ワークショップ “TAO/SWIMS Science Workshop 2013”
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Invited
  • [Presentation] Sub-mm views of high-z AGN hosts: their chemical evolution

    • Author(s)
      T. Nagao, R. Maiolino, C. De Breuck, A. Marconi, K. Matsuoka, B. Hatsukade, P. Caselli
    • Organizer
      国際研究会 “East-Asia AGN Workshop 2013”
    • Place of Presentation
      北海道札幌市
  • [Presentation] QSO/AGN Studies with HSC

    • Author(s)
      T. Nagao
    • Organizer
      研究会 “HSC collaboration meeting 2013”
    • Place of Presentation
      国立天文台三鷹
  • [Presentation] AGN Sciences with MICHI

    • Author(s)
      T. Nagao
    • Organizer
      ワークショップ “TMT-MICHI killer science workshop”
    • Place of Presentation
      東京大学
  • [Presentation] Chemical Evolution of AGNs: from Optical/NIR to FIR/Submm

    • Author(s)
      T. Nagao
    • Organizer
      研究会 “SMBH-REC kick-off meeting 2013”
    • Place of Presentation
      愛媛大学
  • [Presentation] Synergy between Subaru and large surveys in 2020’s: The case for high-z AGN/SMBH

    • Author(s)
      T. Nagao
    • Organizer
      研究会 “2020年代の銀河サーベイ計画とすばる望遠鏡とのシナジー”
    • Place of Presentation
      国立天文台三鷹
    • Invited
  • [Presentation] Observational Studies on Super-massive Black Holes: Recent Hot Topics and the Next Steps

    • Author(s)
      T. Nagao
    • Organizer
      研究会 “初代星初代銀河研究会”
    • Place of Presentation
      鹿児島大学
    • Invited
  • [Presentation] Extragalactic Studies with ALMA Archival Data

    • Author(s)
      T. Nagao
    • Organizer
      日本天文学会2014年春季年会ALMA特別セッション
    • Place of Presentation
      国際基督教大学
    • Invited

URL: 

Published: 2015-05-28  

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